СПОСОБ ДЕЗИНФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ, КОНТАКТИРУЮЩИХ С ПИЩЕВЫМИ ПРОДУКТАМИ, В МАШИНЕ ДЛЯ УПАКОВКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2000 года по МПК A61L2/16 A61L2/18 B65B55/10 A01N59/00 

Настоящее изобретение относится к машинам для упаковки пищевых продуктов. В частности, настоящее изобретение относится к способу дезинфицирования внутренних поверхностей машин для упаковки пищевых продуктов, находящихся в контакте с пищевыми продуктами.

Перекись водорода (H₂O₂) используют в качестве бактерицидного и спороцидного агента в течение нескольких десятков лет. Использование перекиси водорода для стерилизации труб, фильтров и других компонентов оборудования для переработки пищевых продуктов стало известно не позднее 1916 года. Перекись водорода также используют в качестве обесцвечивающего агента и противомикробного агента при производстве определенных пищевых продуктов.

Среди химических стерилизаторов, доступных для использования в сочетании с оборудованием для переработки и упаковки пищевых продуктов, перекись водорода является наиболее подходящей. Перекись водорода разлагается на воду и кислород, оба из которых обычно рассматриваются как безвредные в умеренных количествах. Таким образом, небольшие остатки перекиси водорода на поверхностях машин для упаковки пищевых продуктов, находящихся в контакте с пищевыми продуктами, а также на упаковочном материале и в самом продукте, могут, как правило, допускаться без отрицательных воздействий на здоровье и безопасность. Кроме того, перекись водорода обычно не придает какого-либо дополнительного запаха пищевому продукту.

Администрация по контролю за пищевыми продуктами и лекарствами США одобрила использование перекиси водорода в качестве стерилизатора инертных поверхностей, находящихся в контакте с пищевыми продуктами, таких как металл и стекло, на условиях 21 CFR 178.1005. Этот регулирующий документ предусматривает, что раствор перекиси водорода может быть безопасно использован для стерилизации поверхностей, находящихся в контакте с пищевыми продуктами, и определяет раствор перекиси водорода как представляющий собой водный раствор, содержащий не более чем 35 вес.% перекиси водорода. Согласно 21 CFR 178.1005 раствор перекиси водорода также может содержать необязательные вспомогательные вещества, которые обычно рассматриваются как безопасные в пищевом продукте или на нем.

Спороцидное действие перекиси водорода широко исследуется. Графики типичных кривых процента выживаемости, представленные на фиг. 1 для спор Bacillus stearothermophilus и других бацилл, показывают, что разрушение этих спор в перекиси водорода является полулогарифмическим. Хотя некоторые исследователи сообщают о линейных кривых выживаемости, некоторые кривые демонстрируют явные участки с более медленным изменением в виде плато, в то время как другие демонстрируют "хвосты" кривых выживаемости для спор некоторых бацилл.

Разрушение спор с помощью перекиси водорода также зависит от других факторов, а именно от концентрации перекиси водорода, температуры, pH, присутствия других ионных составляющих, обработки ультрафиолетовыми волнами, обработки ультрафиолетовым излучением и врожденной сопротивляемости пор по отношению к перекиси водорода. При дезинфицировании поверхностей, находящихся в контакте с пищевыми продуктами, первичными факторами являются концентрация перекиси водорода, температура и pH.

При низких концентрациях, как обнаружено, растворы перекиси водорода являются бактерицидными, но не особенно сильно спороцидными. Как показано на фиг. 1, спороцидная эффективность перекиси водорода, как обнаружено, увеличивается с увеличением концентрации. Для получения быстрого спороцидного воздействия традиционно используют относительно высокие концентрации перекиси водорода в дезинфицирующих растворах, как правило, примерно 35 вес.% перекиси водорода. Однако в концентрированной форме перекись водорода может генерировать значительные объемы кислорода, создавая опасность пожара или взрыва даже при комнатной температуре.

Температура растворов перекиси водорода также обладает выраженным воздействием на скорость разрушения спор. Перекись водорода не обладает быстрым спороцидным воздействием при комнатной температуре. Как показано на фиг.2, скорость разрушения спор возрастает с увеличением температуры раствора H₂O₂ при концентрации 25,8%.

Воздействие pH на разрушение спор является менее выраженным, чем воздействие концентрации и температуры. Некоторые исследователи сообщают, что перекись водорода обладает более высоким спороцидным воздействием в условиях кислой среды.

Известен способ дезинфицирования поверхностей поточно-механизированных линий на предприятиях пищевой промышленности, включающий введение водного раствора, приведение поверхностей в контакт с раствором и удаление раствора с поверхностей (Авторское свидетельство СССР N 269418, А 61 L 1/00, 07/01/1972).

Однако известный способ не обеспечивает высокой степени дезинфицирования, в частности разрушения спор, поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами.

Надуксусная кислота обычно считается эффективным бактерицидом и фунгицидом для оборудования для переработки пищевых продуктов. Однако надуксусная кислота является исключительно коррозивной по отношению к металлическим деталям оборудования для переработки пищевых продуктов, а также к уплотняющим деталям, подобным резиновым прокладкам. Кроме того, надуксусная кислота обладает сильным запахом, который становится более неприятным при увеличении ее температуры. По этой причине температура надуксусной кислоты должна, как правило, поддерживаться ниже примерно 40^oC для предотвращения избыточной коррозивности и выделения неприятных запахов. Однако при температуре ниже примерно 40^oC эффективность надуксусной кислоты в качестве спороцидного агента является значительно пониженной.

Водный раствор, содержащий 35 вес.% перекиси водорода и 0,03 вес.% гидропирофосфата натрия (НГПФ), является коммерчески доступным от отделения Klenzade Ecolab Inc. Под торговой маркой "одностадийный/предварительно стабилизированный" OXY-PAK. Такой раствор 35% H₂O₂/0,03% НГПФ не может быть использован в качестве заменителя надуксусной кислоты в традиционном способе дезинфицирования, описанном выше, поскольку раствор является относительно неэффективным спороцидным агентом при температуре примерно 35-40^oC. При температурах выше примерно 70^oC раствор 35% H₂O₂/0,03% НГПФ содержит неприемлемо большие количества кислорода. При разбавлении с образованием водного раствора из 0,1-1,0% H₂O₂/0,0001-0,001% НГПФ перекись водорода является более нестабильной, и проводимость раствора настолько уменьшается из-за присутствия только следов НГПФ, что контроль концентрации и дозировка раствора затрудняются. Неадекватная стабилизация перекиси водорода дает в результате распад перекиси на воду и кислород.

Ионы металлов и хлора, обычно присутствующие в питьевой воде или в колодезной воде, сильно понижают эффективность перекиси водорода в качестве бактерицидного агента, особенно при низких концентрациях. Gerhardt and Marquis (1994) и Shin et al. (1994) продемонстрировали, что двухвалентные катионы, такие Fe⁺⁺, обладают защитным эффектом при уничтожении бактерий с помощью перекиси водорода.

Технической задачей настоящего изобретения является создание высокоэффективного способа дезинфицирования поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами.

Данная техническая задача решается за счет того, что в способе дезинфицирования поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами, в машине для упаковки пищевых продуктов, включающем введение водного раствора, приведение поверхностей в контакт с раствором и удаление раствора с поверхностей, согласно изобретению в качестве водного раствора используют водный раствор, содержащий от 0,1 до 1 вес.% перекиси водорода и от 0,01 до 0,1 вес.% гидропирофосфата натрия, а приведение поверхностей в контакт с раствором осуществляют при температуре не менее 70^oC в течение периода времени не менее 15 минут.

При этом температура контакта может находиться в диапазоне от 90 до 100^oC, а период времени контакта составлять примерно 30 минут.

Указанный раствор может быть охлажден до комнатной температуры внутри машины, при этом раствор может оставаться в контакте с поверхностями, контактирующими с пищевыми продуктами.

Указанный раствор может быть удален путем введения в машину пищевого продукта, подлежащего упаковке.

Далее изобретение будет подробно пояснено со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых
фиг. 1 представляет собой график воздействия концентрации перекиси водорода на разрушение Bacillus stearothermophilus;
фиг. 2 представляет собой график воздействия температуры на разрушение спор Bacillus subtilis в 25,8% растворе перекиси водорода;
фиг. 3 представляет собой график разрушения (логарифм уменьшения) спор Bacillus subtilis штамма A (BsA), выдерживаемых в течение 6,6 секунд при различных температурах в обычном дезинфицирующем растворе, содержащем 35 вес.% перекиси водорода и 0,03 вес.% гидропирофосфата натрия (НГПФ);
фиг. 4 представляет собой график разрушения (логарифм уменьшения) спор Bacillus subtilis штамма А (BsA), выдерживаемых в течение 30 минут при различных температурах в усовершенствованном дезинфицирующем растворе, содержащем 0,5 вес. % перекиси водорода и 0,05 вес.% гидропирофосфата натрия (НГПФ);
фиг. 5, 6 и 7 представляют собой схематические изображения частей машины для упаковки пищевых продуктов, показывающие участки, в которых были размешены исследуемые организмы для исследования эффективности усовершенствованного способа и раствора, описываемых здесь.

График воздействия концентрации перекиси водорода на разрушение Bacillus stearothermophilus (фиг. 1) иллюстрирует традиционную картину, где спорицидная эффективность перекиси водорода увеличивается с увеличением концентрации.

На фиг. 2 график воздействия температуры на разрушение спор Bacillus subtilis в 25,8%-ном растворе перекиси водорода иллюстрирует, что скорость разрушения спор возрастает при увеличении температуры раствора перекиси водорода.

Фиг. 3 представляет собой график, представляющий разрушение, в терминах логарифма уменьшения, спор Bacillus subtilis штамма А (BsA), выдерживаемых в течение 6,6 с при различных температурах в обычном дезинфицирующем растворе, содержащем 35 вес.% перекиси водорода и 0,03 вес.% гидропирофосфата натрия (НГПФ). Фиг. 4 представляет собой график, представляющий разрушение, в терминах логарифма уменьшения, спор Bacillus subtilis штамма А, выдерживаемых в течение 30 минут в усовершенствованном дезинфицирующем растворе, содержащем 0,5 вес.% перекиси водорода и 0,05 вес.% гидропирофосфата натрия (НГПФ). На фиг. 3 и 4 значение логарифма уменьшения, равное 1, означает, что популяция спор уменьшилась в 10 раз; значение логарифма уменьшения, равное 7, означает, что популяция спор уменьшилась в 10⁷ раз. Как показано на фиг. 3 для 35% H₂O₂/0,03% НГПФ, уменьшение спор достигает максимума при примерно 60-75^oC. Фиг. 4 показывает для 0,5% H₂O₂/0,05% НГПФ, что уменьшение спор при использовании усовершенствованного дезинфицирующего раствора увеличивается постоянно с ростом температуры раствора, не демонстрируя ни плато, ни хвостов.

Машинные исследования
Циклы исследований
Цикл 2, обычный цикл дезинфицирования (вода при температуре 90^oC в течение 30 минут, а затем надуксусная кислота при 40^oC в течение 30 минут), сравнивают с циклом 1, усовершенствованным циклом дезинфицирования (0,1-1,0% H₂O₂/0,01-0,1% НГПФ при температуре 90^oC в течение 30 минут, а затем промывка холодной водой).

Исследуемые организмы
Споры Bacillus subtilis var globigii и споры Bacillus stearothermophilus используют при исследованиях поверхностей машин для упаковки пищевых продуктов, находящихся в контакте с пищевыми продуктами. Суспензию Bacillus subtilis, содержащую согласно оценкам 1,5•10⁹ спор/мл, разводят в стерильном 70% растворе этанола для получения примерно 1,5•10⁹ колониеобразующих единиц (кое) на мл. Суспензию Bacillus stearothermophilus, содержащую согласно оценкам 1,7•10⁸ спор/мл, разводят 100%-ным этанолом для получения примерно 1•10⁸ кое/мл.

Нанесение спор на машину/процедура исследований
Выбирают участки для исследований, каждый из них получает оба исследуемых организма в различных местах. Десять участков для исследования, схематически продемонстрированных на фиг. 4, 5 и 6, являются следующими:
1. Верхняя часть наполнительной емкости (крышка);
2. Угол наполнительной емкости;
3. Чистящая крышка коробки, наполнительная труба 1;
4. Наполнительная труба 1;
5. Верхний универсальный клапан для продукта ("УПК");
6. Позади УПК;
7. Камера для повторной загрузки;
8. Клапан для продукта (вход в емкость);
9. Линия подачи стерильного воздуха;
10. Наполнительная труба 2.

После чистки машины на десять выбранных участков наносят приблизительно 10⁶ спор/пятно каждого организма путем нанесения 10 мкл объема каждой суспензии спор на участок прививки. Каждое пятно обводят вокруг несмываемыми маркерами двух различных цветов, чтобы различить два различных исследуемых организма, которые здесь нанесли. Прививке дают возможность совершенно высохнуть. После сушки каждый участок протирают, используя стерильную хлопковую протирку, смоченную 0,1% пептоновой водой (избыточную воду отжимают). Получают стандартную структуру после протирки. Протирку затем крошат в 10 мл 0,1% пептоновой воды, чтобы определить начальные количества организмов, нанесенных на машину. Участки затем осушают бумажной салфеткой и повторно прививают, как описано выше. Кроме того, полоски спор размещают в фильтре Палла (отдельные полоски каждого уровня прививки для цикла 2). После совершенного высыхания прививки машину заставляют работать и осуществляют цикл 1 (0,1-1,0% H₂O₂/0,01-0,1% НГПФ). После завершения цикла 1 машину разбирают и исследуемые участки повторно протирают, как описано выше. Вторые протирки используют для определения конечных количеств, чтобы определить логарифмы уменьшения. Полоски спор асептически удаляют из машины (оставлены в машине во время цикла 1; все удаляют во время цикла 2) и переносят в декстрозную триптоновую питательную среду (ДТБ). После протирки исследуемые участки осушают бумажной салфеткой, и весь процесс повторяют до цикла исследований 2 (надуксусная кислота).

Первоначальный сбор из протирки и сбор выживших спор
Протирки переносят в 0,1% пептоне в исследовательскую лабораторию, где протирки в пептоне сначала вращают в течение двух минут при высокой скорости вращения. Для определения начальных количеств накапывают 0,1 мл из каждой пробирки пипеткой в 9,9 мл пептоновый бланк. Bacillus subtilis var globigii затем подвергают тепловому шоку в течение 13 минут при 80^oC. После быстрого понижения температуры Bacillus stearothermophilus подвергают тепловому шоку в течение 25 минут при температуре 100^oC. После быстрого охлаждения в воде со льдом помещают попарно по 1 мл в декстрозном триптоновом агаре ("ДТА"), в то время как дополнительный 1 мл накапывают пипеткой в 9,0 мл бланк для разбавления. Из этой 9,0 мл пробирки размещают попарно по 1 мл в ДТА.

Для определения выживших размещают 1 мл и 0,1 мл объемы из каждой пробирки попарно на пластинках ДТА. Теплового шока не используют из-за возможного присутствия поврежденных организмов. Однако в порядке определения того, могут ли какие-либо споры Bacillus stearothermophilus быть обнаружены с помощью тепловой активации, пробирки со стадии сбора также размещают на пластинке геля после теплового шока (25 минут при температуре 10^oC). После охлаждения в воде со льдом 1 мл и 0,1 мл объемы подвергнутых тепловому шоку Bacillus stearothermophilus помешают попарно на пластинке ДТА.

Пластинки с Bacillus subtilis инкубируют при температуре 30^oC в течение двух дней, в то время как пластинки с Bacillus stearothermophilus инкубируют при температуре 55^oC в течение двух дней. Полоски со спорами в ДТБ инкубируют при температуре в течение двух недель.

Табл. 1 и 2 демонстрируют результаты первого исследования машины с использованием перекиси водорода в качестве обеззараживающего агента (цикл 1) для каждого из исследуемых организмов. Извлеченный начальный уровень прививки на пятно очень близок к контролю в 6 логарифмов на пятно для каждого организма. Как показано в табл. 1 и 2, полученный извлеченный уровень прививки находится в пределах от 5,6 логарифмов до 6,6 логарифмов. После завершения цикла обеззараживания не извлекают никаких организмов из каких-либо исследуемых участков. Все участки имеют очевидный логарифм уменьшения в 5,6 или лучше. Однако невозможно установить, являются ли логарифмы уменьшения следствием воздействия обеззараживания или промывки.

Табл. 3 и 4 демонстрируют результаты второго машинного исследования с использованием в качестве обеззараживающего агента надуксусной кислоты (торговая марка OXONIA) (цикл 2) для каждого из исследуемых организмов. Извлеченный начальный уровень прививки на пятно очень близок к контролю в 6 логарифмов на пятно для каждого организма. Как показано в табл. 3 и 4, полученный извлеченный уровень прививки находится в диапазоне от 5,7 логарифмов до 6,6 логарифмов. После завершения цикла обеззараживания не было извлечено никаких организмов на любом из исследуемых участков. Сбор Bacillus subtilis var globigii с участка 6 был загрязнен и поэтому не мог быть анализирован. Все другие участки имеют явный логарифм уменьшения в 5,9 или лучше.

Таким образом, усовершенствованный дезинфицирующий раствор, содержащий 0,1-1,0% H₂O₂ и 0,01-0,1% НГПФ, проявляет спорицидную эффективность, эквивалентную такой же эффективности надуксусной кислоты. Усовершенствованный дезинфицирующий раствор может быть использован вместо стадий кислотной (HNO₃ или H₃PO₄) промывки, водной промывки или промывки надуксусной кислотой в традиционных способах дезинфицирования (стадии от d) до g), выше). В этой связи присутствие 0,01-0,1% НГПФ в усовершенствованном растворе стабилизирует перекись водорода, предотвращая ее разложение, и "двухзубые" лиганды связывают катионы, подобные Ca⁺⁺, Cu⁺⁺ и Fe⁺⁺, для удаления ионов металлов, ржавчины и окалины с поверхностей, находящихся в контакте с пищевыми продуктами.

Присутствие 0,01-0,1% НГПФ в усовершенствованном растворе также делает возможным его детектирование с помощью оборудования для контроля концентрации и дозировки, таким образом упрощая автоматическую дозировку раствора H₂O₂/НГПФ. В противоположность этому следы НГПФ в коммерчески доступном растворе H₂O₂/НГПФ (торговая марка предварительно стабилизированный OXY-PAK) не дает возможности контроля концентрации и автоматического дозирования.

Наконец, использование усовершенствованного дезинфицирующего раствора, включающего 0,1 - 1,0% H₂O₂ и 0,01-0,1% НГПФ, дает возможность прямого перехода машины к пищевому продукту без необходимости в промежуточном цикле промывки. НГПФ является вспомогательным веществом, обычно рассматриваемым в качестве безопасного в пищевом продукте или на нем. Остатки перекиси водорода и НГПФ из усовершенствованного раствора на поверхностях, находящихся в контакте с пищевыми продуктами, а также на упаковочном материале и в самом продукте, согласно 21 CFR 178.1005 могут присутствовать без отрицательного воздействия на здоровье и безопасность. Кроме того, остатки перекиси водорода и НГПФ из усовершенствованного раствора, как обнаружено, не дают дополнительных запахов упакованных продуктов после дезинфицирования с использованием усовершенствованного раствора.

Хотя показаны и описаны конкретные элементы, воплощения и приложения настоящего изобретения, является понятным, разумеется, что изобретение не является ограниченным ими, поскольку специалистом в данной области могут быть сделаны любые модификации, особенно в свете изложенной выше концепции. Поэтому целью прилагаемой формулы изобретения является перекрытие таких модификаций как включающих те детали, которые исходят из духа и целей настоящего изобретения.

Изобретение относится к машинам для упаковки пищевых продуктов и включает введение в машину водного раствора, содержащего 0,1 - 1 вес.% перекиси водорода и 0,01 - 0,1 вес.% гидропирофосфата натрия. Поверхности контактируют с раствором при температуре не менее 70°C в течение периода времени не менее 15 мин. Способ обеспечивает высокую степень дезинфицирования, в частности разрушения спор. 4 з.п.ф-лы, 7 ил., 4 табл.

1. Способ дезинфицирования поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами, в машине для упаковки пищевых продуктов, включающий введение водного раствора, приведение поверхностей в контакт с раствором и удаление раствора с поверхностей, отличающийся тем, что в качестве водного раствора используют водный раствор, содержащий 0,1 - 1 вес.% перекиси водорода и 0,01 - 0,1 вес.% гидропирофосфата натрия, а приведение поверхностей в контакт с раствором осуществляют при температуре не менее 70^oC в течение периода времени не менее 15 мин. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура контакта находится в диапазоне 90 - 100^oC. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что период времени контакта составляет примерно 30 мин. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный раствор охлаждают до комнатной температуры внутри машины, при этом раствор остается в контакте с поверхностями, контактирующими с пищевыми продуктами. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанный раствор удаляют путем введения в машину пищевого продукта, подлежащего упаковке.